摘要：对11份甘蔗种质 （ROC22号、YT93–159、DZ09–78、YZ12–1202、YZ11–1122、YZ05–51、YZ11–2629、YZ12–1252、YZ12–1185、YZ12–1301、YZ11–1204） 中的铁 （Fe） 、锌 （Zn） 、硒 （Se） 进行检测， 通过方差和广义遗传力分析发现， 甘蔗蔗汁中Fe、Zn和Se平均含量差异较大， 且变异广泛， 变异系数为21.89%~41.45%;Fe、Zn和Se元素广义遗传力较高， 分别达到0.94、0.99和0.94.基于微量元素含量差异对甘蔗种质进行聚类分析发现， 11份甘蔗种质可以聚为3类， 分别为富Fe种质、富Zn种质和普通种质， 其中， 富Fe种质包括ROC22号、YZ12–1301和YZ12–1252, 蔗汁中的Fe含量显着高于其他种质， 平均含量达5.30 mg/kg;富Zn种质包括YZ05–51、YT93–159和YZ11–118, 蔗汁中的Zn含量达到3.00 mg/kg;第3类为普通种质， 微量元素含量普遍较低。对聚类结果的逐步判别分析发现， 各类种质被正确分类的概率均为100%, 聚类结果可靠， 各个种质均被正确分类。
关键词：甘蔗； 蔗汁； 铁； 锌； 硒； 方差分析； 广义遗传力； 聚类分析；
甘蔗是中国主要的糖料作物， 以蔗汁为主要收获指标。蔗汁营养丰富， 含有人们需要的重要微量元素， 如铁 （Fe） [1]、锌 （Zn） [2]、硒 （Se） [3]等。研究[4,5,6,7]表明， 不同作物品种微量元素含量存在显着差异， 且含量差异受多种因素制约， 如土壤类型[8,9]、土壤肥力[10]、土壤库源[11]、品种特性[12]等。其中， 品种特性[13,14]是造成微量元素含量差异的最根本原因， 这为甘蔗品质育种提供了理论基础。通过筛选特定品质的甘蔗种质， 可培养出优良品质的甘蔗品种；因此， 在现代甘蔗杂交育种过程中， 品质育种成为新的要求和方向。本试验中， 主要对甘蔗种质蔗汁中的微量元素Fe、Zn和Se含量进行差异分析和广义遗传力分析， 并通过对11份种质进行聚类和判别分析， 以筛选富含微量元素Fe、Zn和Se的甘蔗种质。
1试验地气候概况
试验于2016年1月在云南省农业科学院甘蔗研究所育种基地进行。试验地为水田， 海拔高度为1 051.8 m, 属亚热带高原季风气候， 光照充足， 年日照时数2 382 h, 年均气温20℃， 年均降水量771.1 mm, 年潜在蒸发量1 987 mm, 无霜期341 d左右。
2 材料与方法
2.1 材料
供试甘蔗种质共计11份， 分别为新台糖 （ROC） 22号、粤糖 （YT） 93–159、德蔗 （DZ） 09–78、云蔗 （YZ） 12–1202、云蔗 （YZ） 11–1122、云蔗 （YZ） 05–51、云蔗 （YZ） 11–2629、云蔗 （YZ） 12–1252、云蔗 （YZ） 12–1185、云蔗 （YZ） 12–1301和云蔗 （YZ） 11–1204.
2.2 试验设计
供试甘蔗种质于2015年12月中旬在云南省农业科学院甘蔗所冷水沟基地进行新植。采用随机区组设计， 3次重复试验。行长4 m, 行距1 m, 每行种植52芽， 小区面积45 m2, 四周设保护行。小区土壤肥力均匀， 灌溉条件良好。除施加氮肥外， 不施任何微量元素肥。其他管理与大田生产一致。
甘蔗成熟期 （2016年12月底） , 对11份种质取样并进行微量元素Fe、Zn和Se的检测。每个种质随机检测6条蔗茎， 每个重复2条蔗茎；压榨成汁， 蔗汁经处理后进行检测分析。Fe和Zn的测定参考赵勇等[15]的方法进行；Se元素的检测参考GB5009.93-2000[16]进行。
2.3 数据分析
采用Excel 2013对试验数据进行整理；采用DPS v14.10版统计分析软件进行方差、聚类和逐步判别分析[17];利用R软件 （程序包lm4软件） 进行配合力方差分析；参照AITKEN等[18]、桃联安等[19]方法计算广义遗传力 （h2） .
3 结果与分析
3.1 供试甘蔗种质微量元素含量的差异
对11份甘蔗种质3种微量元素含量进行分析， 结果 （表1） 表明， 部分种质间Fe、Zn和Se含量差异达到显着水平。Fe元素含量以YZ12–1252、ROC22和YZ12–1301的较高， 平均值在5.07 mg/kg以上；其次为YZ05–51和DZ09–78的， 平均含量在3.82 mg/kg以上；最低的为YZ11–2629, 含量为1.55 mg/kg, 其他5份种质Fe含量差异不显着。Zn元素含量以YT93–159的最高 （3.45 mg/kg） , 其后依次为YZ12–1185、YZ05–51、YZ12–1301的， ROC22的含量最低 （1.64 mg/kg） ;YZ12–1252、DZ09–78与YZ11–1204的含量差异不显着， YZ11–1122、YZ11–2629和YZ12–1202的含量差异也不显着。Se元素含量以YZ12–1301、ROC22和YZ12–1185的较高， 平均含量在0.026 mg/kg以上；其他种质间含量差异均不显着。
表1 11份甘蔗种质的微量元素含量
同列不同小写字母表示差异显着 （P<0.05） ;“**”表示差异极显着 （P<0.01） .
11份甘蔗种质Fe、Zn和Se的平均含量差异较大， 且变异广泛。其中， 变异系数以Fe元素的最高， 为41.45%, 其次为Se的 （36.50%） , Zn元素的最低 （21.89%） .
3.2 微量元素的遗传方差分析和广义遗传力
对11份甘蔗种质3种微量元素进行遗传方差分析 （表2） , 计算出3种微量元素Fe、Zn、Se的广义遗传率分别为0.94、0.99、0.94.3种微量元素的广义遗传力较高， 说明在相同的试验条件下， 微量元素含量主要受甘蔗品种的影响。
表2 微量元素的遗传方差与广义遗传力
3.3 甘蔗种质的聚类分析
采用系统聚类法， 通过规格化转换， 用欧式距离可变类平均法对11份种质进行聚类分析。结果 （图1） 表明， 在2.93距离上， 11份甘蔗种质可以划分为3大类， 其中第Ⅰ类群包括YZ12–1202、YZ11–2629、YZ11–1122、DZ09–78和YZ11–1204等5份材料， 约占全部材料的45.45%;第Ⅱ类群包括YZ05–51、YT93–159、YZ12–1185等3份材料， 约占全部材料的27.27%;第Ⅲ类群包括ROC22号、YZ12–1301和YZ12–1252等3份材料， 约占全部材料的27.27%.
图1 基于3种微量元素含量差异的不同种质聚类
进一步对各类群进行分析 （表3） 发现：第Ⅲ类群蔗汁中Fe元素含量 （5.30 mg/kg） 显着高于Ⅰ类群和Ⅱ类群的；类群Ⅱ蔗汁中Zn含量 （3.000 mg/kg） 显着高于类群Ⅰ和类群Ⅲ；类群Ⅰ3种微量元素含量均最低；3个种质群中Se的含量差异不显着。
表3 不同类群种质微量元素平均含量及类群间的差异
“*”表示差异显着 （P<0.05） .
3.4 聚类结果的逐步判别分析
为了判别聚类结果的可靠性， 对11份种质的聚类结果进行多类逐步判别分析。结果 （表4） 表明， 各类群被正确分类， 判对准确率均为100%, 说明聚类结果较好地体现了种质的实际情况， 结果可靠。
表4 3个类群的判别准确率
4 结论与讨论
目前中国育成的甘蔗品种众多， 但蔗汁营养成分各异[20].本研究中， 通过对11份甘蔗种质3种微量元素进行研究， 发现甘蔗种质微量元素Fe、Zn、Se含量差异较大， 且变异广泛， 其中Fe元素变异系数为41.45%, Zn元素为21.89%, Se元素为36.50%.进一步对3种微量元素含量进行广义遗传力分析， 发现其广义遗传力较高， 分别达到0.94 （Fe） 、0.99 （Zn） 和0.94 （Se） , 说明3种微量元素含量主要受甘蔗品种的影响。前人[21,22,23]对其他作物进行研究发现， 微量元素含量受品种影响较大。
根据育种目标筛选及确定甘蔗亲本是甘蔗育种的主要手段[24].本试验中， 对11份甘蔗种质进行聚类分析， 发现11份种质可划分为3个类群， 其中第Ⅰ类群包括YZ12–1202、YZ11–2629、YZ11–1122、DZ09–78和YZ11–1204等5份材料， 占全部材料的45.45%;第Ⅱ类群包括YZ05–51、YT93–159、YZ12–1185等3份材料；第Ⅲ类群包括ROC22号、YZ12–1301和YZ12–1252等3份材料。为了鉴定聚类结果的可靠性， 采用逐步判别法[17]对不同类群种质进行判别分析， 发现各类群被正确分类的概率均为100%, 进一步说明了聚类结果的可靠性。类群Ⅲ蔗汁中Fe元素含量显着高于类群Ⅰ和类群Ⅱ的；类群Ⅱ蔗汁中Zn含量显着高于类群Ⅰ和类群Ⅲ的；3个种质群中Se的含量差异不显着；因此， 在甘蔗杂交育种过程中， 欲选育富Fe的甘蔗品种， 可将种质群Ⅲ的甘蔗种质作亲本；在选育富Zn甘蔗品种时， 可将种质群Ⅱ的种质作为杂交亲本。虽然富Se的甘蔗种质类群不易划分， 但通过不同种质Se元素含量的方差分析结果， 发现YZ12–1301、ROC22和YZ12–1185的Se含量显着高于其他种质；因此， 如若选育含Fe、Zn和Se的甘蔗新品种， 则可考虑以类群Ⅲ、类群Ⅱ、YZ12–1301、ROC22和YZ12–1185为杂交亲本。
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